|
|
Aplikace metody konečných prvků na reálné problémy v hemodynamice.
Švihlová, Helena ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Dolejší, Vít (oponent)
V této diplomové práci je studováno proudění nestlačitelných tekutin v geometriích mozkových cév postižených aneurysmatem. Aneurysma je lokální rozšíření tepny. Toto onemocnění je nebezpečné v případě, kdy dojde k prasknutí aneurysmatu a vylití krve do mozku. Potřeba výpočtu přesného rychlostního pole a zejména rozložení tlaku v geometriích cév postižených aneurysmatem je motivována právě otázkou, které aneurysma může být náchylné k prasknutí a je třeba je sledovat. K výpočtu proudění je použita metoda konečných prvků. Jedním z důležitých kroků při jejím použití je dobrá diskretizace oblasti. Moderní počítačová tomografie (CT) umožňuje pořizovat celé série prostorově navazujících rovinných snímků a je třeba na základě těchto dat vytvářet odpovídající třírozměrné modely tkání. Součástí práce je popis získání výpočetních sítí ze segmentace pořízené CT skenem, možností jejich zhlazení a úprav. V teoretické části jsou nejprve zformulovány použité rovnice včetně diskuze zadání vhodných okrajových podmínek až po nalezení slabé formulace úlohy a její diskretizace. V části pro numerické výsledky jsou uvedena spočtená rychlostní a tlaková pole pomocí různých konečných prvků a dopočteno je i smykové napětí na stěnách, které hraje důležitou roli při vzniku a vývoji aneurysma. Uvedena jsou srovnání přístupů...
|
|
|
Projection method applied to modelling blood flow in cerebral aneurysm
Hrnčíř, Jakub ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Knobloch, Petr (oponent)
Práce je motivována problémem mozkových aneuryzmat, což jsou abnormální výdutě na tepnách vyživujících náš mozek. Aneuryzmata mohou prasknout a způsobit smrt nebo trvalé poškození nervové soustavy. Pro výzkum vývoje aneuryzmat a posuzování rizika prasknutí, matematické modelování by mohlo být využito pro spočítání jinak nedostupných informací o proudění krve v aneuryzmatu. Z tohoto důvodu je zásadní být schopni modelovat proudění krve s dostatečně vysokým rozlišením. Cílem této práce bylo implementovat standardní projekční metodu pro řešení nestlačitelných Navier-Stokesových rovnic a pomocí softwaru pro metodu konečných prvků FEniCS vytvořit funkční kód uzpůsobený dle potřeb této konkrétní aplikace. Vybrali jsme metodu kumulativní korekce tlakem. V práci jsou popsány různé nedostatky této metody a otázka správné volby okrajových podmínek a další otázky spojené s implementací jsou diskutovány. Porovnali jsme výsledné smykové napětí na stěnách spočtené pomocí nové a dříve používané metody. Otestovali jsme efektivnost kódu pro výpočty na paralelní architektuře, a to výpočtem proudění na jemnějších výpočetních sítích pro skutečné aneuryzma. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Blood flow modeling in arterial stenosis.
Matajová, Adéla ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Dolejší, Vít (oponent)
Arteriální stenóza čili zúžení tepny je následkem ukládání tuku a dalších látek do stěny tepny, což bývá spojeno se zdravotními riziky. Nicméně, určit závažnost stenózy pouze z vyšetření pacienta pomocí zobrazovacích metod není snadné. Proto se v poslední době stále častěji využívá počítačového modelování, které umožňuje simulovat proudění krve v modelu tepny pacienta a pomáhá tak stanovit diagnózu. Tato práce popisuje a aplikuje model hemodynamiky založený na Navier-Stokesových rovnicích. Ty jsou diskretizovány a implementovány v softwaru FEniCS pomocí metody konečných prvků. Práce se soustředí především na předepisování okrajových podmínek na výstupu výpočetní oblasti. V první části práce je na případu jednoduché dvoudimenzionální úlohy studován vliv této okrajové podmínky na několik, z lékařského hlediska významných, fyzikálních veličin, které jsou odvozeny z řešení. Jedná se například o smykové napění na stěnách. Ukazuje se, že správná volba výstupní okrajové podmínky je zásadní, zejména v případě, že se v proudění objevují víry a šíří se přes výstupní hranici. Další část práce se věnuje předepisování okrajových podmínek na výstupech...
|
|
|
Hemodynamická optimalizace u jaterních resekcí
Zatloukal, Jan ; Pradl, Richard (vedoucí práce) ; Cvachovec, Karel (oponent) ; Málek, Jiří (oponent)
Snižování centrálního žilního tlaku je dnes doporučovaným a široce užívaným postupem v jaterní chirurgii. Použití této tzv. anestezie s nízkým centrálním žilním tlakem je spojeno se snížením krevní ztráty a zlepšením klinických výsledků operovaných pacientů. Existuje několik postupů vedoucích ke snížení centrálního žilního tlaku. Doposud však nebylo jasně stanoveno, je-li některý z těchto postupů pro pacienta bezpečnější a výhodnější. Současně se stále vede diskuze o tom, je-li monitorace centrálního žilního tlaku jako hlavního parametru pro vedení anestezie u jaterních resekcí optimální, či zda by neměla být nahrazena sofistikovanější metodou hemodynamické monitorace a princip anestezie s nízkým centrálním žilním tlakem nahrazen např. principem anestezie s vysokou variací tepového objemu (nebo jiného dynamického parametru preloadu). Výsledky naší práce neprokázaly zásadní rozdíly ve srovnávaných postupech vedoucích k dosažení nízkého centrálního žilního tlaku, ale naznačují možnost náhrady anestezie s nízkým centrálním žilním tlakem za anestezii s vysokou variací tepového objemu při použití hemodynamické monitorace krevního oběhu. KLÍČOVÁ SLOVA Jaterní resekce, centrální žilní tlak, Pringlův manévr, hemodynamika, hemodynamická monitorace, tekutinová léčba, anestezie
|
|
|
Magnetická rezonance a výpočetní hemodynamika
Jarolímová, Alena ; Švihlová, Helena (vedoucí práce) ; Tůma, Karel (oponent)
Tato práce je zaměřena na studium proudění krve v sestupné aortě pomocí magnet- ické rezonance a výpočetní hemodynamiky. Tato kombinace umožňuje simulovat proudění krve v geometriích specifických pro pacienta a za různých podmínek, jako je například vyšší tepová frekvence, rychlost proudění nebo krevní tlak. V teoretické části této práce jsou představeny rovnice, které popisují proudění krve, a různé možnosti volby okrajových podmínek. Je zde představena slabá formulace rovnic a jejich prostorová i časová diskterizace, která vede k aproximaci řešení pomocí metody konečných prvků. Snímky z magnetické resonance jsou představeny ve druhé části. Je zde popsán proces segmentace spolu s přípravou rychlostních dat pro jejich porovnání s výsledky simulací. Jsou zde také prezentovány limitace magnetické rezonance. Metodologie popsaná v této části je jedním z přínosů této práce. Kvalitativní a kvantitativní porovnání výsledků simulací a rychlostních dat z magnetické rezonance je prezentováno ve třetí části. Hlavním výsledkem práce je porovnání proudění pro různé volby okrajové podmínky na stěně aorty. Nejdůležitějším zjištěním je, že ne- jlépe datům odpovídá okrajová podmínka free-slip, která je přesným opakem nejčastěji využívané okrajové podmínky no-slip. 1
|
|
|
Hemodynamic adaptation mechanisms of heart failure to percutaneous venoarterial extracorporeal circulatory support
Hála, Pavel ; Kittnar, Otomar (vedoucí práce) ; Szárszoi, Ondrej (oponent) ; Havránek, Štěpán (oponent)
Úvod: Venoarteriální mimotělní membránová oxygenace (VA ECMO) je široce využívaná metoda v léčbě závažného oběhového selhání, avšak opakovaně byl pozorován také její negativní vliv na levou komoru srdeční (LV). Cílem práce je zhodnotit vliv průtoku mimotělní podporou (EBF, extracorporeal blood flow) na systémovou hemodynamiku během VA ECMO terapie dekompensovaného srdečního selhání. Metody: Biomodel (prase domácí) srdečního selhání s nízkým srdečním výdejem byl vytvořen dlouhodobou rychlou stimulací myokardu (chronické srdeční selhání) a koronární hypox- emií (akutní srdeční selhání). Známky dekompensovaného srdečního selhání byly defi- novány sníženým srdečním výdejem a tkáňovou hypoperfusí. Následně bylo v celkové anestezii zavedeno VA ECMO a během různých průtoků mimotělní podporou byla po- mocí PV diagramu hodnocena práce levé komory. Orgánově specifické parametry byly monitorovány regionální tkáňovou oxygenací a měřením průtoku krve v karotické a sub- klaviálí arterii. Výsledky: Závažné dekompensované srdeční selhání vedlo k systémové hypotensi, nízké tkáňové oxy- genaci, nízké saturaci smíšené venosní krve a ke zvýšení end-diastolického tlaku v levé komoře. Zvyšováním EBF od minimálního průtoku až na 5 l/min došlo k výraznému zvýšení systolického tlaku v levé komoře, snížení pulsatility v...
|
|
|
Blood flow modeling in arterial stenosis.
Matajová, Adéla ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Dolejší, Vít (oponent)
Arteriální stenóza čili zúžení tepny je následkem ukládání tuku a dalších látek do stěny tepny, což bývá spojeno se zdravotními riziky. Nicméně, určit závažnost stenózy pouze z vyšetření pacienta pomocí zobrazovacích metod není snadné. Proto se v poslední době stále častěji využívá počítačového modelování, které umožňuje simulovat proudění krve v modelu tepny pacienta a pomáhá tak stanovit diagnózu. Tato práce popisuje a aplikuje model hemodynamiky založený na Navier-Stokesových rovnicích. Ty jsou diskretizovány a implementovány v softwaru FEniCS pomocí metody konečných prvků. Práce se soustředí především na předepisování okrajových podmínek na výstupu výpočetní oblasti. V první části práce je na případu jednoduché dvoudimenzionální úlohy studován vliv této okrajové podmínky na několik, z lékařského hlediska významných, fyzikálních veličin, které jsou odvozeny z řešení. Jedná se například o smykové napění na stěnách. Ukazuje se, že správná volba výstupní okrajové podmínky je zásadní, zejména v případě, že se v proudění objevují víry a šíří se přes výstupní hranici. Další část práce se věnuje předepisování okrajových podmínek na výstupech...
|
|
|
Biventricular pacing optimization by means of the dyssynchrony parameter
Jurák, Pavel ; Leinveber, P. ; Halámek, Josef ; Plešinger, Filip ; Postránecká, T. ; Lipoldová, J. ; Novák, M.
To improve Cardiac Resynchronization Therapy (CRT), different interventricular delay (VVD) settings can be used. However, relatively small VVD induced hemodynamic changes cannot be measured by standard echocardiographic methods. The QRS complex duration (QRSd) is mostly the main criterion. Here we introduce a new dyssynchrony parameter (DYS) that is able to more accurately detect improved electrical synchrony. Methods: 12-lead 5 kHz ECG during 3-10 minute rest period was measured in 46 patients with CRT OFF and CRT ON with VVD 0 ms (CRT0) and -20 ms (CRT20). We detected QRSd and the dyssynchrony parameter DYS as the time difference between 500-1000 Hz averaged envelopes positions in the V1 and V6 leads in the QRS complex region. Results: 32 of 46 patients had a positive CRT response manifested by QRSd shortening and a DYS decrease. 28 of 32 patients had a positive LV pre-excitation effect: additional QRSd shortening of 4.7+/-.9 ms and a DYS decrease of 12.6+/-7.5 ms. The correlation coefficient of QRSd and DYS changes (CRT 0 vs CRT 20) was 0.23 and indicates information diversity. The DYS parameter differs from QRSd and provides a significantly higher response to VVdelay changes (p <; 0.001).
|
|
|
Hemodynamická optimalizace u jaterních resekcí
Zatloukal, Jan ; Pradl, Richard (vedoucí práce) ; Cvachovec, Karel (oponent) ; Málek, Jiří (oponent)
Snižování centrálního žilního tlaku je dnes doporučovaným a široce užívaným postupem v jaterní chirurgii. Použití této tzv. anestezie s nízkým centrálním žilním tlakem je spojeno se snížením krevní ztráty a zlepšením klinických výsledků operovaných pacientů. Existuje několik postupů vedoucích ke snížení centrálního žilního tlaku. Doposud však nebylo jasně stanoveno, je-li některý z těchto postupů pro pacienta bezpečnější a výhodnější. Současně se stále vede diskuze o tom, je-li monitorace centrálního žilního tlaku jako hlavního parametru pro vedení anestezie u jaterních resekcí optimální, či zda by neměla být nahrazena sofistikovanější metodou hemodynamické monitorace a princip anestezie s nízkým centrálním žilním tlakem nahrazen např. principem anestezie s vysokou variací tepového objemu (nebo jiného dynamického parametru preloadu). Výsledky naší práce neprokázaly zásadní rozdíly ve srovnávaných postupech vedoucích k dosažení nízkého centrálního žilního tlaku, ale naznačují možnost náhrady anestezie s nízkým centrálním žilním tlakem za anestezii s vysokou variací tepového objemu při použití hemodynamické monitorace krevního oběhu. KLÍČOVÁ SLOVA Jaterní resekce, centrální žilní tlak, Pringlův manévr, hemodynamika, hemodynamická monitorace, tekutinová léčba, anestezie
|
|
|
Projection method applied to modelling blood flow in cerebral aneurysm
Hrnčíř, Jakub ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Knobloch, Petr (oponent)
Práce je motivována problémem mozkových aneuryzmat, což jsou abnormální výdutě na tepnách vyživujících náš mozek. Aneuryzmata mohou prasknout a způsobit smrt nebo trvalé poškození nervové soustavy. Pro výzkum vývoje aneuryzmat a posuzování rizika prasknutí, matematické modelování by mohlo být využito pro spočítání jinak nedostupných informací o proudění krve v aneuryzmatu. Z tohoto důvodu je zásadní být schopni modelovat proudění krve s dostatečně vysokým rozlišením. Cílem této práce bylo implementovat standardní projekční metodu pro řešení nestlačitelných Navier-Stokesových rovnic a pomocí softwaru pro metodu konečných prvků FEniCS vytvořit funkční kód uzpůsobený dle potřeb této konkrétní aplikace. Vybrali jsme metodu kumulativní korekce tlakem. V práci jsou popsány různé nedostatky této metody a otázka správné volby okrajových podmínek a další otázky spojené s implementací jsou diskutovány. Porovnali jsme výsledné smykové napětí na stěnách spočtené pomocí nové a dříve používané metody. Otestovali jsme efektivnost kódu pro výpočty na paralelní architektuře, a to výpočtem proudění na jemnějších výpočetních sítích pro skutečné aneuryzma. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
host ::
RSS.